钻孔桩施工专项方案.docx
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钻孔桩施工专项方案
成金(青)路三环路龙潭立交改造工程
人
工
挖
孔
桩
施
工
方
案
编制人:
审核人:
中铁八局集团第一工程有限公司
龙潭立交改造工程项目经理部
二00九年三月十二日
一、工程概况3
二、施工工艺3
1、施工准备4
2、测量放线4
3、护筒制作与埋设4
4、钻机成孔4
5、验孔7
6、钢筋笼制作及安装7
7、水下砼的灌注8
8、桩基无损检测10
三、质量保障措施10
四、安全文明施工10
桩基(钻孔桩)专项施工方案
一、工程概况
成金(青)路三环路龙潭立交改造工程位于三环路与成华大道交叉结点即现状三环路龙潭寺立交,在现有部分互通立交基础上,改造为全互通立交。
本工程共增设6条匝道桥,匝道均采用单向双车道,双车道匝道总宽8.5m。
在匝道合并短设置为单向3车道,匝道总宽为12.0m。
对现状三环路及成华大道主线桥及匝道予以保留。
本工程共有孔桩214根,其中1.8米孔桩67根;1.5米孔桩147根。
钻孔勘探深度范围内所揭露地层自下而上依次为第四系全新统人工填土,第四系中下更新统冰水层和白垩系灌口组泥岩。
二、施工工艺
钻孔桩的主要施工工序包括施工准备、护筒埋设、泥浆制作、钻机就位、钻孔、清孔、钢筋笼制作与安装、灌注水下砼及护筒拆除等。
工艺流程图如下:
图2-1钻孔桩施工工艺流程图
1、施工准备
封闭部分现有底层道路,进行交通转换。
根据地下管网图显示,部分孔桩与管网位置重合。
施工前,根据现有管网图纸标出管网位置,采用人工挖探坑至管位标高,并报请相关单位完成相关的管线迁改或桩位变更工作。
完成管线改移后的探坑分层回填并采用人工夯实。
钻机进场后,对钻机及相应机械进行检查维修,并进行运转调试。
合理配置场地,做好桩机就位时的场地整理,由于桩位位于既有路面,计划采用凿岩机凿除现有混凝土路面,并适当平整,即可做为钻机平台。
由于在市内施工,开孔前,应修建泥浆池,并做好泥浆循环净化系统。
2、测量放线
开工前,对全桥的中线和水准点进行复测并得到监理工程师确认。
请精测组布设导线点,进行复核并形成书面成果。
根据导线点对桥梁的中线进行放样,准确定出桩位,同时将水准点引至桩位附近。
放样完成后采用换复测和拉距(纵、横向)检查的办法反复定测,确保正确无误,然后设置十字型护桩。
完成放样后填写施工放样报验单报请监理组测量工程师进行复测检查。
3、护筒制作与埋设
采用2m长钢护筒对桩孔进行支护。
(1)钢护筒的制作
为增加护筒刚度防止变形,在水平向设有用角钢制成的法兰,水平向法兰用螺栓互相联结后可以逐节接长护筒,护筒内径比桩直径大于30~40cm。
(2)护筒的拼装
利用钢丝绳、螺杆支承轴、支承板可方便的进行护筒拆卸。
(3)护筒的埋置
护筒采用锤击沉入,并采用人工筒内除土辅助。
护筒中心与桩中心重合,平面误差控制在50mm以内,竖直线倾斜不大于1%。
护筒埋设高度高出地面0.3m,当钻孔内有承压水时,应高于稳定后的承压水位2.0m以上,若承压水位不稳定或稳定后承压水高出地下水位很多,应先做试桩,鉴定在此类地区采用钻孔灌注桩基的可行性。
护筒埋置过程中,要保证钻锥与护筒之间的安全距离,开挖孔口时再一次校核护筒中心与桩位中心是否重合,如果不重合,则对护筒位置进行调整,直到满足设计要求为止。
4、钻机成孔
(1)制备泥浆
对于泥浆用粘土的选择主要通过现场试验的方法确定,其主要技术指标设计及规范要求。
钻进时,泥浆指标达不到上述要求时,可在泥浆中掺入Na2CO3或膨润土。
本工程采用的是冲击实心锥钻孔,泥浆比重控制在1.25左右为宜。
在配制泥浆时,用规范给定式计算每立方米粘土和水的用量。
粘土的总的备料量考虑为钻孔体积的70%~80%。
(2)钻机钻孔
根据测量定位的准确位置安设钻机,钻机安设要保证安全稳固,钻机就位时,转盘中心对准桩孔中心。
然后调整钻杆垂直度,采用冲锤上方滑轮吊锤球与孔位中心重合的方法对中,保持钻杆竖直。
钻机应安装平稳,以防在工作过程中产生偏移,同时不得碰撞护筒。
然后开动钻机,应低冲程慢速进行,当钻进5米以上时可增大冲程。
用十字形钻头钻孔时,开孔前应在孔内多放一些粘土,并加适量粒径不大于15cm的片石,顶部抛平,用低冲程冲砸,泥浆比重1.6左右,钻进0.5~1.0m,再回填粘土,继续以低冲程冲砸。
如此反复二、三次,必要时多重复几次。
图2-2钻机布置示意图
钻进过程中如发现失水现象,护筒内水位缓慢下降,应补水投粘土。
如泥浆太稠,进尺缓慢时,应抽碴换浆。
开孔时,为了使钻碴泥浆尽量挤入孔壁,一般不抽碴。
待冲砸至护筒下3~4m时(钻头顶在护筒下超过1m时),方可加高冲程正常冲进。
4~5m后,方勤抽碴。
钻进中应随时注意,保持孔位正确。
操作人员根据地质资料掌握土层变化,及时对钻碴取样判断土层,记入钻孔记录表,并与地质资料进行核对。
根据核对判定的土层调整钻机的钻速和钻孔进尺。
升降钻头应平稳,不得碰撞护筒和孔壁。
拆装钻杆时要迅速,尽量减少停钻时间,缩短成孔至灌注混凝土之间的间隙时间,以防塌孔事件发生。
当进尺太小时,应采用捞碴桶清碴。
(3)清孔
钻进终孔后,将钻头提离孔底80-100mm,采用大泵量向孔内输入比重为1.05-1.08的新泥浆,维持循环30分钟以上,直到清除孔底沉碴和孔壁泥皮。
清孔时,泥浆上返速度不应小于0.25m/s。
清孔后从孔口、孔中部和孔底提出的泥浆的平均值应符合质量标准要求。
在吊入钢筋骨架后,灌注水下混凝土前,应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度,如超出规定,则应进行第二次清孔,符合要求后方可灌注水下混凝土。
在清孔过程中,要及时向孔内注入清水,保持孔内压力,避免塌孔。
进行清孔的操作人员要认真负责,不得以加深孔深来替代清孔,避免造成孔桩移位现象。
在灌注水下砼前,先向孔底射入高压水或气将孔底沉淀层冲翻动,然后进行灌注。
射水压力比孔底压力大0.05Mpa以上。
抽浆清孔示意见图2-3。
图2-3抽浆清孔示意图
(4)钻机成孔时注意事项:
a、冲击钻孔,为防止冲击振动使邻孔壁坍塌或影响邻孔刚灌注的砼的凝固,应待邻孔砼灌注完毕,一般经24小时后,方可开钻。
b、钻孔时要察看钢丝绳回弹和回转情况。
耳听冲击声音,借以判别孔底情况要掌握少松绳的原则。
松多了会减低冲程,过于松少了犹如落空锤,损机具。
松软地层夹有较多石块时,一般每次松绳3~5cm,均匀密实地层5~8cm。
c、冲击过程中,要勤抽检查钢丝绳和钻头磨损情况,及转向装置是否灵活,预防发生安全质量事故。
d、在不同的地层,采用不同的冲程。
e、在钻大孔时可分级扩钻到设计孔径。
f、钻头直径磨耗不应超过1.5cm。
应经常检查,及时用耐磨焊条补焊。
并常备两个钻头轮换使用、修补。
为防止卡钻,一次补焊不宜过多,且补焊后的原孔使用时,宜先用低冲程冲击一段时间,方可有较高冲程钻进。
g、当孔内泥浆含碴量增大,钻进速度减慢,每小时进尺卵石层小于5~10cm,松软土层小于15~30cm时,应进行抽碴。
一般每进尺0.5~1.0m,抽碴一次,每次抽4~5筒或抽至泥浆内钻碴明显减少,无粗粒,比重降至正常为止。
抽碴时应注意:
(a)及时向孔内补浆或补水。
如系投粘土自行造浆,不宜一次倒进以防粘钻。
(b)抽碴筒放到孔底后,要在孔底上下提放几次,使多进些钻碴,然后提出。
(c)采取孔口放细筛子或承碴盘等办法,使过筛后的泥浆流回孔内。
h、为保证孔形正直,钻进中,应常用检孔器检孔。
更换钻头前,必须经过检孔,将检孔器检到孔底才可放入新钻头。
如检孔器不能沉到原来已钻到的深度,或钢丝绳(拉紧时)的位置偏移护筒中心时,则考虑可能发生了弯孔,斜孔或缩孔等情况,应及时采取补就措施。
i、为控制泥浆比重和抽碴次数,需及时用取样罐放到需测深度,取泥浆进行检查,及时向孔内灌注泥浆或投碎粘土。
冲击钻进,孔底泥浆比重1.4~1.6为宜。
抽碴后,应测深一次,再分批投碎粘土,直到泥浆比重达到正常为止。
冲孔时,每隔3~4小时,将钻头或抽碴筒在孔内上下提放几次,把下面的泥浆拉上来,以护孔壁。
5、验孔
清孔完毕后,进行验孔,验孔采用外径为钻孔桩钢筋笼直径外加100mm(不得大于钻头直径),长度为4~6倍孔径的钢筋检孔器吊入钻孔内检测。
孔深、孔径均不应小于设计值,垂直度偏差不超过L/100。
灌注混凝土前,端承桩孔底沉碴厚度不得超过50mm,摩擦桩孔底沉碴厚度不得超过100mm;
孔底沉碴厚度采用重锤法,将重约1~2kg的自制的金属品,系在测绳的始端,把重锤慢慢沉入孔内,凭手感判断沉淀土顶面位置,其施工孔深与量测沉淀顶面孔深之差值为沉淀厚度。
6、钢筋笼制作及安装
(1)钢筋笼的制作
采用箍筋成型的方法,在每段钢筋笼两端及一个中部箍筋或加强箍筋内围将主筋位置作上记号,依次将主筋与它们焊牢,然后再绑扎其他箍筋及加强箍筋。
按设计要求设置超声波检测管3根,外径57毫米,接头焊接¢70钢管,上端应高出桩顶50厘米,下至桩底,下端用钢板封底焊接,不得漏水,并与钢筋笼绑扎固定。
为保证基桩的保护层厚度(6cm),孔壁与钢筋笼之前应保持一个保护层距离,采用的方法是在钢筋笼的上、中、下部的同一截面上各焊接一个“耳环”。
(2)钢筋笼吊装就位
钢筋笼采用25吨汽车吊吊装,吊入钢筋笼时,对准孔位轻放、慢放,若遇障碍则徐起徐落或正向旋转使之下放,防止碰撞孔壁而引起塌孔,过程中注意观察孔内水位变化情况,如有异常,马上停止,检查处理。
钢筋笼入孔后,要牢固定位,采取控制钢筋笼上部定位钢筋的方法来防止在灌注水下砼过程中钢筋笼下落或被孔底砼顶托上升。
钢筋笼定位标高要准确,允许偏差±5cm。
对于长护筒,为了将来能拆回护筒,在下钢筋笼之前先放入起隔离作用的篾笼。
7、水下砼的灌注
灌注前应将漏斗插入导管内,漏斗底口宜高于井孔内水面30cm,并于该处安置隔水设施,经检查稳妥后,可开始将首批砼拌和物灌入漏斗内,待数量满足要求后,方可开启隔水设施。
首批砼拌和物下落后,应立即检查导管高程是否符合要求,导管内是否有水涌上来,如发现导管升过高,管内并有水涌上来,则灌注失败,应进行处理。
灌注开始后,应连续地灌注,并应尽可能缩短拆除导管的间隔时间。
当导管内砼不满时,应徐徐地灌注,禁止在导管内形成高压气囊。
在灌注过程中,特别是有承压地下水地区,应特别注意保持孔内水头。
采用测深锤探测。
锤宜为锥形,锤重力不宜小于40N,并采用轻质、遇水不伸缩、抗张拉的测尺或测绳系挂探测。
当有条件时,采用可靠测深仪探头,探测井孔内砼面高度,并及时地提升和拆卸应拆除的导管。
须嵌入承台内的桩头及锚固钢筋长度应符合设计要求。
桩身砼灌注工作结束后,处于地面及桩顶以下井口的整体式刚性护筒应立即拔出;处于地面以上并能拆卸的护筒,应待砼抗压强度达到5Mpa后方可拆除。
灌注中发生故障及处理方法
(1)初灌导管进水
首批砼拌和物下落后,导管进水,应将已灌注的拌和物用吸泥机(可用导管作吸泥管)全部吸出,再针对进水的原因,改正操作工艺或增加首批拌和物储量,重新灌注。
(2)中期导管进水
多在提升导管且底口超出已灌砼拌和物表面时发生。
遇到该种故障时,可依次将导管拔出,用吸泥机或潜水泥浆泵原灌砼拌和物表面的沉淀土全部吸出,将装有底塞的导管压重插入原砼拌和物表面下2.5m深处,然后在列水导管中继续灌注,将导管提升0.5m,继续灌注的拌和物即可冲开导管底塞流出。
(3)初灌导管堵塞
多因隔水硬球栓或硬柱塞不符合要求被卡住而产生。
可采用长杆冲捣,或用附着于导管外侧的振动器振动导管,或提升导管迅速下落振冲,或用钻杆上加配重冲击导管内砼。
若上述方法无效,应提出导管,取出障碍物,重新改用其他隔水设施灌注。
(4)中期导管堵塞
多因灌注时间过长,表层砼拌和物已初凝产生;或因某种故障,拌和物在导管内停留过久而发生堵塞。
处理方法是将导管连同堵塞物一齐拔出,若原灌砼表层尚未初凝,可用新导管插入原灌拌和物内2m深,用潜水泥浆泵下入导管孔底部水泵出,再用圆杆接长的小掏渣桶下入管底,升降多次将残余渣掏除干净,然后在新导管内继续灌注,但灌注结束后此桩应作为断桩予以补强。
(5)灌注坍孔
大的坍孔表征与钻孔期间近似,可用测深仪或测锤探测,如探头达不到砼面高程时即可证实发生坍孔。
产生原因是:
a、护筒底脚漏水;b、潮汐区未保持所需水头;c、地下水压超过原承压力;d、孔内泥浆相对密度、粘度过低;e、孔口周围堆放重物或机械振动。
如坍塌数量不大,采取措施后可用吸泥机吸出砼表面坍塌的泥土,如不继续坍孔,可恢复正常灌注。
如坍孔仍不停止,且有扩大之势,应将导管和钢筋骨架拔出,将孔内用粘土或掺入5%~8%的水泥填满,待数日后孔位周围地层已稳定时,再钻孔施工。
(6)钢筋骨架上升
除去一般勾挂上升的原因外,主要是由于砼拌和物冲出导管底口后向上的顶托力造成的。
辅助方法是将钢筋骨架顶端焊固在护筒上,或将钢筋骨架中4根主筋伸长至桩孔底;当设计许可时,骨架下端2m范围内的箍筋间距布置应大一些。
(7)埋管
灌注过程中导管提升不动,或灌注完毕导管拔不出,统称埋管。
常因管理置过深所致。
若已成埋管故障,宜插入一直径稍小的护筒至已灌砼中,用吸泥机吸出砼表面上泥渣,派潜水工下至砼表面在水下将导管齐砼面切断,拔出安全护筒,重新下导管灌注,此桩灌注完成后,上下断层间应参照本节六的方法予以补强。
若桩径过小,潜水工无法下去工作,可在吸出砼表面上泥渣后,采用输送管直径100~150mm且水下连接一段钢管的砼泵,泵送余下的砼桩身。
(8)灌短桩头
灌注结束后,桩头高程低于设计高程,属桩头灌短事故。
多由灌注过程中,孔壁断续发生小坍方,施工人员未发觉,未处理,测探锤达不到砼表面造成。
事故已发生时,可依照处理埋管的办法,插入一直径稍小护筒,深入到原灌砼内,用吸泥机吸出坍方土和沉淀土,拔出小护筒,重新下导管灌注,此桩灌注完成后,上下断层间应予以补强。
(9)夹层断桩
多为以上各种事故的次生结果。
有些是在灌注完成后,钻取桩身砼岩芯或无破损检测法检验时发现砼中夹泥砂层的情况,称为夹层断桩事故。
多因首批砼隔离层上升、(或第二、三批)已近初凝,流动性降低,在导管埋深较小时,续灌砼拌和物顶破隔离层上升,将原灌砼表面的沉淀土覆盖在砼拌和物下面造成。
在灌注中不易发觉,多系在桩身质量检验时才发现。
砼严重离析多由导管漏水引起水浸、地下水渗流等造成。
使灌注的砼拌和物符合规定要求外,灌注前应严格检验导管的水密性,灌注中应注意防止导管内发生高压气囊,在承压地下水地区应测验地下水的压力高度和渗流速度,当其速度超过12m/min时,应注意在此地区进行钻孔灌注的施工措施。
8、桩基无损检测
根据设计要求,每根桩基设置超声波检测管3根,外径57mm,接头焊接φ75钢管,上端高出桩顶50厘米,下至桩底,下端用钢板封底焊接。
混凝土浇筑前确保日后检测顺利,先将超声波检测管内灌满水,检查导管密封性,防止漏浆堵塞。
成桩14天后,采用超声波进行检测,具体检测比例由质监部门确定。
检测合格后进行下道工序施工。
三、质量保障措施
1、施工前要认真查看地质资料,掌握地质状况,分析可能发生的问题并制定预防措施。
2、自开孔起在钻孔的日日夜夜,始终要注意泥浆的质量,并确保护筒内泥浆面标高不低于地下水位或河中施工水位1.5~2.0m,这是防止“坍孔”和“缩颈”的基本保证。
3、对于冲击钻锥来说,要注意观察自动转向装置,泥浆相对密度和粘度不能太大,冲程不能过小,防止梅花孔。
4、从开始清孔到浇注前这一段时间里,由于换浆及吊装钢筋笼,要注意泥浆面的标高及钢筋笼下放的顺直,泥浆面要保持高于地下水位2m。
四、安全文明施工
1、施工前应充分做好各种准备工作,详细调查,相互配合,对可能产生的影响做出准确、充分的分析,并做好应急准备工作。
2、施工前,对地下煤气管线作好改移,开挖过程采用全人工进行,避免机械对管线造成破坏。
完成改移后,探坑及管沟均回填密实。
3、施工时,设置安全围栏、安全警示灯及指示标牌。
4、配合好交管部门的工作,确保施工期间城市交通的畅通。
5、钻机就位后,对钻机及配套设备,应进行全面检查,钻机安设必须平稳、牢固,钻架应加设斜撑或缆风绳。
6、各类钻机在作业中,应由本机或机管负责人指定的操作人员操作,操作人员在当班中,不得擅自离岗。
7、泥浆护壁成孔时,孔口应设护筒;埋设护筒后至钻孔之前,应在孔口设护拦和安全标志。
8、护壁泥浆原料应为性能合格的黏土或其他符合环保要求的材料;现场应设泥浆沉淀池,泥浆残渣应及时清理并妥善处理,不得随意排放,污染环境;泥浆不断循环使用过程中加强管理,始终保持泥浆性能符合要求;泥浆沉淀池周围应设防护栏杆和安全标志。
9、护筒埋深不小于原地面以下1.5m,砂性土应将护筒周围50cm~80cm和护筒底50cm范围内换填并夯实粘性土。
护筒应坚固,不漏水,内壁平滑、无凸起。
10、钻孔作业应符合下列要求:
(1)施工场地应平整、坚实;现场应划定作业区,非施工人员禁止入内。
(2)钻孔应连续作业,建立交接班制,并形成文件;施工中严禁人员进入孔内作业。
(3)钻孔作业中发生坍孔和护筒周围冒浆等故障时,必须立即停钻;钻机有倒塌危险时,必须立即将人员和钻机撤至安全位置,经技术处理并确认安全后,方可继续作业。
(4)成孔后或因故停钻时,应将钻具提至孔外置于地面上,关机、断电并应保持孔内护壁措施有效,孔口应采取防护措施。
11、钻机运行中,作业人员应位于安全处,严禁人员靠近和触摸钻杆;钻具悬空时严禁下方有人。
12、钻孔过程中,必须设专人,按规定指标,保持孔内水位的高度及泥浆的稠度,以防坍孔。
13、钻孔过程中,应经常检查钻渣并与地质剖面图核对,发现不符时应及时采取安全技术措施。
14、同时钻孔施工的相邻桩孔净距不得小于5m;两桩(地下部分)之间净距小于5m时,待一桩所浇筑的混凝土强度达5MPa后,方可进行另桩钻孔施工。
15、施工现场附近有电力架空线路时,施工中应设专人监护,确认机械与电力架空线路的最小距离必须符合下表的要求。
起重机与电力架空线路的最小距离
电力架空线路电压(kV)
1
1~15
20~40
60~110
220
距离
(m)
垂直方向
1.5
3.0
4.0
5.0
6.0
水平方向
1.0
1.5
2.0
4.0
6.0
16、施工中的弃土应及时清运至指定地点;施工中产生的各种污水应经过沉淀池沉淀后及时排出。
17、钻孔使用的泥浆,应设置泥浆循环净化系统,防止对环境污染。
18、尽量使用低噪声的机械设备和施工工艺,限制夜间高噪声、振动施工。
19、泥浆采用密封罐车外运,运土车进行密封和覆盖,避免沿途抛洒;对车辆进行每车次清洁。
对干燥土,进行洒水,使土层表面保持一定湿度,防止扬尘。
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